北京市科学技术奖一等奖项目简介 10、新一代电压源高压直流换流器关键技术及应用 由全球能源互联网研究院等单位完成 该成果属于电力电子技术领域。柔性直流输电是目前可控性最高的输电技术,是大规模可再生能 源接入电网的重要手段。电压源直流换流器作为电能转换与控制的核心装备,相当于柔性直流输电系 统的“心脏”,也是我国重点发展的前沿高端电力装备。成果对柔性直流输电换流器技术进行深入研 究,发明硏制出新一代电压源直流换流器,提升了换流器的电压和容量。主要创新点包括: 1.发明了大规模功率单元的电力变换调控方法。建立了换流器时变电路等效模型,揭示了能量 转移规律和功率单元间电压不均衡机理,阐明了能量转移与内部固有循环电流的关系:提出了动态阈 值排序电压平衡控制算法和电压预估式内部循环电流抑制方法,解决了数千功率单元在实现千兆瓦级 交直流能量重构过程中的有序控制、能量均衡、电压稳定和环流抑制难题。 2.发明了换流器多功率单元高速触发与保护技术。发明了集散式实时应答和多因子状态预测触 发技术,提出了多层次复合权限分级保护方法和分布式过流保护方法,解决了数千功率单元100us内 的高速有序触发和数万条状态信息的快速采集、准确识别和实时决策难题,换流器控制保护指令延时 小于2μs,故障响应时间最小可达300ns 3.发明了换流器阀塔复合应力均衡技术。发明了模块化多组态功率单元电路,提出了螺旋双列 对称阀塔结构、悬浮电位分布钳制技术、大功率电力电子开关应力动态抑制技术和对角进出均管路串 并联冷却技术,解决了桥臂电压达850kV、电流变化率5kA血s、电位阶跃30kV/μs运行条件下,高压 阀塔电气应力均衡、磁场强度控制、热点温升抑制等难题。 该成果获得发明专利76项(1项获中国专利金奖),发表SCI论文67篇,出版学术著作2部, 牵头及参与制定正C标准6项,牵头制定国家标准6项。成果应用在北京、上海、厦门等多个供电工程 中,累计完成14项技术服务,并成功推广到英、法等国,使我国高端电力装备首次进入欧洲市场,近 三年实现新増销售额4.94亿元。成果开辟了一条新的柔性直流输电技术路线,有力提升了我国高端换 流装备制造的国际地位
19 北京市科学技术奖 一等奖 项目简介 10、新一代电压源高压直流换流器关键技术及应用 由全球能源互联网研究院等单位完成 该成果属于电力电子技术领域。柔性直流输电是目前可控性最高的输电技术，是大规模可再生能 源接入电网的重要手段。电压源直流换流器作为电能转换与控制的核心装备，相当于柔性直流输电系 统的“心脏”，也是我国重点发展的前沿高端电力装备。成果对柔性直流输电换流器技术进行深入研 究，发明研制出新一代电压源直流换流器，提升了换流器的电压和容量。主要创新点包括： 1．发明了大规模功率单元的电力变换调控方法。建立了换流器时变电路等效模型，揭示了能量 转移规律和功率单元间电压不均衡机理，阐明了能量转移与内部固有循环电流的关系；提出了动态阈 值排序电压平衡控制算法和电压预估式内部循环电流抑制方法，解决了数千功率单元在实现千兆瓦级 交直流能量重构过程中的有序控制、能量均衡、电压稳定和环流抑制难题。 2．发明了换流器多功率单元高速触发与保护技术。发明了集散式实时应答和多因子状态预测触 发技术，提出了多层次复合权限分级保护方法和分布式过流保护方法，解决了数千功率单元100μs内 的高速有序触发和数万条状态信息的快速采集、准确识别和实时决策难题，换流器控制保护指令延时 小于2μs，故障响应时间最小可达300ns。 3．发明了换流器阀塔复合应力均衡技术。发明了模块化多组态功率单元电路，提出了螺旋双列 对称阀塔结构、悬浮电位分布钳制技术、大功率电力电子开关应力动态抑制技术和对角进出均管路串 并联冷却技术，解决了桥臂电压达850kV、电流变化率5kA/ms、电位阶跃30kV/μs运行条件下，高压 阀塔电气应力均衡、磁场强度控制、热点温升抑制等难题。 该成果获得发明专利76项（1项获中国专利金奖），发表SCI/EI论文67篇，出版学术著作2部， 牵头及参与制定IEC标准6项，牵头制定国家标准6项。成果应用在北京、上海、厦门等多个供电工程 中，累计完成14项技术服务，并成功推广到英、法等国，使我国高端电力装备首次进入欧洲市场，近 三年实现新增销售额4.94亿元。成果开辟了一条新的柔性直流输电技术路线，有力提升了我国高端换 流装备制造的国际地位
2017年度北京市科学技术奖励公报 1、大型先进压水堆核电站非能动安全试验平台研制与应用 由国核华清(北京)核电技术研发中心有限公司完成 该成果属于核动力工程技术领域。“大型先进压水堆核电站”是国家16个科技重大专项之一,成 果是在引进消化吸收美国AP1000核电技术的基础上,自主研发了具有更大功率的CAP1400核电站 成果针对CAP1400三道非能动安全系统建立了由2个大型整体试验台架和5个单项试验台架组成的非能 动安全试验验证平台。主要创新点包括: 1.自主设计并建造了整体及单项试验台架群,统筹考虑各试验的相互关系与匹配性,形成目前 唯一能够对非能动压水堆核电站各道安全系统进行全面试验验证的综合性硏究平台。各台架试验结果 可有效的相互补充和支持,非能动安全系统性能得到全面和准确的验证 2.开发了全新的试验设计方案,结合比例分析等基础理论方法的改进,各台架在试验参数、模 拟范围及相似性等方面显著提升,使试验对原型电站事故及重要现象的模拟更加完整和准确,促进了 非能动试验的关键性技术进步。 3.研究了非能动安全系统响应特性以及关键物理现象机理,拓宽了原有关联式的验证范围,开 发了新的分析模型,提出对原有非能动安全系统的优化改进方案,为深入挖掘非能动核电站安全裕 量、进一步提升核电安全性与经济性提供了试验基础。 4.在试验平台工程开发的过程中,研发并引入了新的设备设计、制造工艺、测量控制等关键技 术,确保建成的台架在设计规格实现、试验运行稳定性、试验数据完备及准确性等方面完全满足严格 的核安全试验验证要求且具有技术优势。 该成果获发明专利9项,发表SC文25篇。成果在环保部、国家核电、中船重工的多项性能验证 与设计、工程设计优化和软件验证中得到应用,近三年实现新增销售额6800万元。成果填补了我国在 非能动核电安全试验领域的空白,推动了我国自主化核电技术的发展,提升了我国核电技术的国际影 响力
20 2017年度 北京市科学技术奖励公报 11、大型先进压水堆核电站非能动安全试验平台研制与应用 由国核华清（北京）核电技术研发中心有限公司完成 该成果属于核动力工程技术领域。“大型先进压水堆核电站”是国家16个科技重大专项之一，成 果是在引进消化吸收美国AP1000核电技术的基础上，自主研发了具有更大功率的CAP1400核电站。 成果针对CAP1400三道非能动安全系统建立了由2个大型整体试验台架和5个单项试验台架组成的非能 动安全试验验证平台。主要创新点包括： 1．自主设计并建造了整体及单项试验台架群，统筹考虑各试验的相互关系与匹配性，形成目前 唯一能够对非能动压水堆核电站各道安全系统进行全面试验验证的综合性研究平台。各台架试验结果 可有效的相互补充和支持，非能动安全系统性能得到全面和准确的验证。 2．开发了全新的试验设计方案，结合比例分析等基础理论方法的改进，各台架在试验参数、模 拟范围及相似性等方面显著提升，使试验对原型电站事故及重要现象的模拟更加完整和准确，促进了 非能动试验的关键性技术进步。 3．研究了非能动安全系统响应特性以及关键物理现象机理，拓宽了原有关联式的验证范围，开 发了新的分析模型，提出对原有非能动安全系统的优化改进方案，为深入挖掘非能动核电站安全裕 量、进一步提升核电安全性与经济性提供了试验基础。 4．在试验平台工程开发的过程中，研发并引入了新的设备设计、制造工艺、测量控制等关键技 术，确保建成的台架在设计规格实现、试验运行稳定性、试验数据完备及准确性等方面完全满足严格 的核安全试验验证要求且具有技术优势。 该成果获发明专利9项，发表SCI论文25篇。成果在环保部、国家核电、中船重工的多项性能验证 与设计、工程设计优化和软件验证中得到应用，近三年实现新增销售额6800万元。成果填补了我国在 非能动核电安全试验领域的空白，推动了我国自主化核电技术的发展，提升了我国核电技术的国际影 响力
北京市科学技术奖一等奖项目简介 12、海洋深水钻探关键技术创新及产业化 由中国石油大学(北京)等单位完成 该成果属于海洋工程领域。开发海洋深水区油气资源,是建设“海洋强国”的战略需求之一,但 我国70%的海洋油气资源埋藏在深水区,勘探开发难度很大。成果经过十余年科技创新与工程实践 形成了一套具有自主知识产权的海洋深水钻探关键技术,实现了安全高效开发我国海洋深水区的油气 资源,保障国家油气供给安全。主要创新点包括: 1.建立了我国海洋深水钻探设计技术体系。通过攻克深水条件下三维地层压力预测、窄压力窗口 井身结构设计、套管强度校核计算、井筒压力和温度场计算分析、井筒完整性和环空带压管理、救援 井设计等关键技术问题,掌握了全套深水钻探设计要素和方法,综合参考国内外作业实践,建立了我 国深水钻探技术指南、技术标准规范和工程设计技术体系,钻井工程设计吻合度达到95%,地层压力 预测精度为90%以上,非生产时间低于5%,安全生产率100%,为海洋深水钻探设计提供了关键技术 支撑 2.形成了一套海洋深水钻探安全高效作业控制技术。克服传统深水管柱轴向静力设计方法的不 足,将静力设计与动力校核相结合,建立了深水无隔水管送入管柱的强度设计与校核方法及计算软 件:形成了深水表层导管入泥深度预测及控制方法,以及深水隔水管综合力学分析与安全作业窗口 预测方法,形成了一套先进的深水钻探设计控制技术,表层导管喷射成功率100%,施工进度控制率 100%,为深水钻探工程安全高效作业控制提供了重要的技术支持。 该成果获发明专利25项、实用新型专利23项,发表论文200余篇(SCIE畋录论文90余篇),制 定行业标准4项。成果已在巴西里贝拉、缅甸,我国南海荔湾、流花、白云、陵水和西沙等海域100余 口深水井进行了规模工业化应用,创造节支经济效益81.11亿元。成果开发了多套深水模拟实验装置 和设备,支撑了海洋深水钻探关键技术的研发,形成了“产、学、研、用”一体化的科技创新平台条 件,打破了国外技术垄断,推动了我国海洋深水钻探行业科技进步,实现了我国海洋深水钻探工程从 浅水到超深水的跨越
21 北京市科学技术奖 一等奖 项目简介 12、海洋深水钻探关键技术创新及产业化 由中国石油大学（北京）等单位完成 该成果属于海洋工程领域。开发海洋深水区油气资源，是建设“海洋强国”的战略需求之一，但 我国70％的海洋油气资源埋藏在深水区，勘探开发难度很大。成果经过十余年科技创新与工程实践， 形成了一套具有自主知识产权的海洋深水钻探关键技术，实现了安全高效开发我国海洋深水区的油气 资源，保障国家油气供给安全。主要创新点包括： 1. 建立了我国海洋深水钻探设计技术体系。通过攻克深水条件下三维地层压力预测、窄压力窗口 井身结构设计、套管强度校核计算、井筒压力和温度场计算分析、井筒完整性和环空带压管理、救援 井设计等关键技术问题，掌握了全套深水钻探设计要素和方法，综合参考国内外作业实践，建立了我 国深水钻探技术指南、技术标准规范和工程设计技术体系，钻井工程设计吻合度达到95%，地层压力 预测精度为90%以上，非生产时间低于5%，安全生产率100%，为海洋深水钻探设计提供了关键技术 支撑。 2. 形成了一套海洋深水钻探安全高效作业控制技术。克服传统深水管柱轴向静力设计方法的不 足，将静力设计与动力校核相结合，建立了深水无隔水管送入管柱的强度设计与校核方法及计算软 件；形成了深水表层导管入泥深度预测及控制方法，以及深水隔水管综合力学分析与安全作业窗口 预测方法，形成了一套先进的深水钻探设计控制技术，表层导管喷射成功率100%，施工进度控制率 100%，为深水钻探工程安全高效作业控制提供了重要的技术支持。 该成果获发明专利25项、实用新型专利23项，发表论文200余篇（SCI、EI收录论文90余篇），制 定行业标准4项。成果已在巴西里贝拉、缅甸，我国南海荔湾、流花、白云、陵水和西沙等海域100余 口深水井进行了规模工业化应用，创造节支经济效益81.11亿元。成果开发了多套深水模拟实验装置 和设备，支撑了海洋深水钻探关键技术的研发，形成了“产、学、研、用”一体化的科技创新平台条 件，打破了国外技术垄断，推动了我国海洋深水钻探行业科技进步，实现了我国海洋深水钻探工程从 浅水到超深水的跨越
2017年度北京市科学技术奖励公报 13、复杂条件下大型海底隧道钻爆法建造 关键技术研究及应用 由北京交通大学等单位完成 该成果属于隧道工程领域。海底隧道多采用钻爆法施工,建设难度大、风险高,其核心问题是施 工中突涌水事故的防治和运营中排水量的控制,项目组以这些问题为核心进行了系列研究,取得了系 统的研究成果。主要创新点包括: 1.揭示了海底隧道突水机理,提出了海底隧道安全性的变形控制方法,建立海底隧道三种突水 模式的力学模型,提出隧道围岩变形与海床安全性的动态关系,实现施工过程的精细化控制:明确将 水致灾害作为海底隧道的核心安全风险,建立隧道极限顶板厚度的概念,提升海底隧道钻爆法施工的 适应性。 2.建立不良地质条件下大断面海底隧道安全施工技术体系,开发复合注浆新技术,通过工艺复 合和材料复合,融合了劈裂与挤密作用,实现对劈裂、挤压注浆的分阶段控制,形成的复合结构体可 满足地层加固与堵水的差异性要求,使海底隧道不良地质段的安全施工成为可能:提出以堵水率、加 固体强度和完整性作为注浆效果的评价指标,提高了可靠性 3.提出了基于排水量控制的隧道设计方法,明确了围岩加固圈堵水的主体地位,实现了可主动 控制的“堵水限排”。按照原始渗水量划分隧道围岩等级,据此制定排水量控制标准,通过“地层 结构”水耦合模型的分析,得出了加固圈和初期支护水荷载的计算方法;基于加固圈形成机理及作用 特性的分析,提出了加固圈和初期支护内侧渗水量预测方法,建立了二次衬砌安全储备系数与隧道排 水量之间的动态关系,为隧道结构设计提供了依据 4.创立了基于核心风险的安全保障体系,形成高风险重大工程管理新模式。以突涌水为海底隧 道核心风险,并将其作为建设全过程的安全控制主线,从地质勘察、建造技术、工程质量控制和建设 管理等方面实现了对重大隐患的全过程控制,形成了高风险重大工程建设管理的新模式。 该成果发表SCIE敢录论文70余篇,获发明专利10余项、软件著作权3项,主办海底隧道国际会 议2次。成果直接应用于厦门翔安隧道工程建设、青岛胶州湾海底隧道建设全过程,综合效益显著 成果以不良地层的科学加固、施工过程的精细化控制和渗水量的高效防控技术为核心,形成了我国海 底隧道钻爆法修建的技术体系,对我国海底隧道建设和发展起到重要的示范和推动作用
22 2017年度 北京市科学技术奖励公报 13、复杂条件下大型海底隧道钻爆法建造 关键技术研究及应用 由北京交通大学等单位完成 该成果属于隧道工程领域。海底隧道多采用钻爆法施工，建设难度大、风险高，其核心问题是施 工中突涌水事故的防治和运营中排水量的控制，项目组以这些问题为核心进行了系列研究，取得了系 统的研究成果。主要创新点包括： 1．揭示了海底隧道突水机理，提出了海底隧道安全性的变形控制方法，建立海底隧道三种突水 模式的力学模型，提出隧道围岩变形与海床安全性的动态关系，实现施工过程的精细化控制；明确将 水致灾害作为海底隧道的核心安全风险，建立隧道极限顶板厚度的概念，提升海底隧道钻爆法施工的 适应性。 2．建立不良地质条件下大断面海底隧道安全施工技术体系，开发复合注浆新技术，通过工艺复 合和材料复合，融合了劈裂与挤密作用，实现对劈裂、挤压注浆的分阶段控制，形成的复合结构体可 满足地层加固与堵水的差异性要求，使海底隧道不良地质段的安全施工成为可能；提出以堵水率、加 固体强度和完整性作为注浆效果的评价指标，提高了可靠性。 3．提出了基于排水量控制的隧道设计方法，明确了围岩加固圈堵水的主体地位，实现了可主动 控制的“堵水限排”。按照原始渗水量划分隧道围岩等级，据此制定排水量控制标准，通过“地层- 结构”水耦合模型的分析，得出了加固圈和初期支护水荷载的计算方法；基于加固圈形成机理及作用 特性的分析，提出了加固圈和初期支护内侧渗水量预测方法，建立了二次衬砌安全储备系数与隧道排 水量之间的动态关系，为隧道结构设计提供了依据。 4．创立了基于核心风险的安全保障体系，形成高风险重大工程管理新模式。以突涌水为海底隧 道核心风险，并将其作为建设全过程的安全控制主线，从地质勘察、建造技术、工程质量控制和建设 管理等方面实现了对重大隐患的全过程控制，形成了高风险重大工程建设管理的新模式。 该成果发表SCI、EI收录论文70余篇，获发明专利10余项、软件著作权3项，主办海底隧道国际会 议2次。成果直接应用于厦门翔安隧道工程建设、青岛胶州湾海底隧道建设全过程，综合效益显著。 成果以不良地层的科学加固、施工过程的精细化控制和渗水量的高效防控技术为核心，形成了我国海 底隧道钻爆法修建的技术体系，对我国海底隧道建设和发展起到重要的示范和推动作用
北京市科学技术奖一等奖项目简介 14、C30平台纯电动乘用车关键技术集成开发与应用 由北京新能源汽车股份有限公司完成 该成果属于交通运输工程领域。全球石油资源日益紧张所引发的国家战略思考以及传统汽车尾气 排放所带来的日趋严重的环境污染问题,促使世界各国对汽车产业的发展纷纷转向新能源汽车开发 成果打造了中国纯电动汽车明星产品,推动了纯电动轿车和产品的升级换代,实现了中国新能源汽车 产业的市场化破局。主要创新点包括: 研发了基于电动汽车特点的整车集成技术和可灵活拓展的整车控制架构。开发全新整车下车体 平台结构,以动力电池布置为核心,实现整车安全可靠;前机舱上下两层布置,降低振动对功率电力 电子器件的影响,提高涉水能力:开发应用多维度轻量化技术,实现减重80kg:建立整车控制架构平 台,支持全系列车型平台,有效缩短单车型整车电控开发周期并降低成本。 2.优化了基于能耗的电动汽车匹配分析及性能。在研究电动车行驶工况的基础上,进行系统匹 配、能耗分析与控制算法开发,结合仿真和转毂试验进行驱动系统各环节能耗分析,综合降低能耗 5%:结合运行工况下减速器油温、油量等进行专用减速器设计,有效提高系统效率5%-10%。 3.研发了高度集成、高效、高可靠性电驱动系统。融合多项核心技术,实现系统物料清单减少 130余件,减重14公斤;通过开发小型化配电单元EDM、集中式EMC防护处理机制等方式实现整机 EMC性能提升,相对于国标要求性能提升40%以上。 4.研发了电池系统高安全、高能量密度、低温充放电技术。设计满足P67的独特密封防护结构, 保障电池系统高压安全,开发国内最早的电池系统加热、保温、间歇充电等技术,并进行电芯比能量 提升,电芯质量比能量达到180Wh/kg 5.开发了基于安全、便捷、娱乐的车载网联系统及国内领先的智能电动汽车远程数据平台。采用 Fresca m x6硬件平台,搭载安卓操作系统,建成国内首家电动汽车整车数据中心,并首先将4G通讯 技术应用于电动汽车的车联网系统与大数据云平台交互 该成果自2012年投入市场销售以来,截止2017年2月,累计销售40776台,在纯电动市场全国销 售第一,全球销量排名第六,直接经济效益66亿元。成果推动了新能源汽车产业化发展规划目标的实 现及纯电动轿车产品的升级换代,优化了能源结构,减少了大气污染和噪声污染,带动了新能源汽车 行业及产业链的共同发展,取得了显著的经济和社会效益
23 北京市科学技术奖 一等奖 项目简介 14、C30平台纯电动乘用车关键技术集成开发与应用 由北京新能源汽车股份有限公司完成 该成果属于交通运输工程领域。全球石油资源日益紧张所引发的国家战略思考以及传统汽车尾气 排放所带来的日趋严重的环境污染问题，促使世界各国对汽车产业的发展纷纷转向新能源汽车开发。 成果打造了中国纯电动汽车明星产品，推动了纯电动轿车和产品的升级换代，实现了中国新能源汽车 产业的市场化破局。主要创新点包括： 1. 研发了基于电动汽车特点的整车集成技术和可灵活拓展的整车控制架构。开发全新整车下车体 平台结构，以动力电池布置为核心，实现整车安全可靠；前机舱上下两层布置，降低振动对功率电力 电子器件的影响，提高涉水能力；开发应用多维度轻量化技术，实现减重80kg；建立整车控制架构平 台，支持全系列车型平台，有效缩短单车型整车电控开发周期并降低成本。 2. 优化了基于能耗的电动汽车匹配分析及性能。在研究电动车行驶工况的基础上，进行系统匹 配、能耗分析与控制算法开发，结合仿真和转毂试验进行驱动系统各环节能耗分析，综合降低能耗 5％；结合运行工况下减速器油温、油量等进行专用减速器设计，有效提高系统效率5％-10％。 3. 研发了高度集成、高效、高可靠性电驱动系统。融合多项核心技术，实现系统物料清单减少 130余件，减重14公斤；通过开发小型化配电单元EDM、集中式EMC防护处理机制等方式实现整机 EMC性能提升，相对于国标要求性能提升40％以上。 4. 研发了电池系统高安全、高能量密度、低温充放电技术。设计满足IP67的独特密封防护结构， 保障电池系统高压安全，开发国内最早的电池系统加热、保温、间歇充电等技术，并进行电芯比能量 提升，电芯质量比能量达到180Wh/kg。 5. 开发了基于安全、便捷、娱乐的车载网联系统及国内领先的智能电动汽车远程数据平台。采用 Frescale iMX6硬件平台，搭载安卓操作系统，建成国内首家电动汽车整车数据中心，并首先将4G通讯 技术应用于电动汽车的车联网系统与大数据云平台交互。 该成果自2012年投入市场销售以来，截止2017年2月，累计销售40776台，在纯电动市场全国销 售第一，全球销量排名第六，直接经济效益66亿元。成果推动了新能源汽车产业化发展规划目标的实 现及纯电动轿车产品的升级换代，优化了能源结构，减少了大气污染和噪声污染，带动了新能源汽车 行业及产业链的共同发展，取得了显著的经济和社会效益